2023版 创新设计 高考总复习 化学 苏教版专题6　化学反应与能量变化

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第一单元 化学反应中的 热效应
专题6 化学反应与能量变化
夯·必备知识
提·关键能力
目录
CONTENTS
成·学科素养
练·高考真题
热点强化练
1.焓与焓变
一、焓变　热化学方程式
kJ·mol-1
2.反应热
(1)概念：化学反应过程中吸收或放出的能量。(2)与焓变的关系：恒压反应热等于焓变。(3)表示方法吸热反应ΔH____0；放热反应ΔH____0。
＞
＜
3.放热反应和吸热反应
(1)放热反应和吸热反应的判断①从反应物和生成物的总能量的角度分析：
放热
吸热
②从键能的角度分析：
吸收
放出
吸热
放热
(2)常见的放热反应和吸热反应
4.热化学方程式
(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1表示：________________________________________________________________。
2 mol 氢气和1 mol 氧气反应生成2 mol 液态水时放出571.6 kJ的热量
(3)热化学方程式的书写要求及步骤
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)反应热就是焓变 (　　)(2)浓H2SO4稀释是放热反应(　　)(3)放热反应中，表明反应物的总能量高于生成物的总能量(　　)(4)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量(　　)(5)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(　　)(6)热化学方程式中物质的计量数表示，分子数或原子或离子数(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× (6)×
1.燃烧热(又称标准燃烧热)
二、反应热的测量与能源的充分利用
1 mol
CO2
C(s)+O2(g)===
CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol－1
负
2.热值
1 g物质完全燃烧放出的热量叫做该物质的热值
3.中和热
(1)中和热
H+(aq)+OH- (aq)
===H2O (l) ΔH=-57.3 kJ·mol－1
1 mol H2O(l)
kJ·mol－1
小
(2)中和热的测量①实验装置
环形玻璃搅拌棒
温度计
3.能源
(1)能源的分类
(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率，科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。②开发新能源。
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
1.盖斯定律
三、反应热的计算
一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总热效应是完全________。即：化学反应的反应热只与反应体系的______和______有关，而与反应的途径无关。
相同的
始态
终态
2.不同热化学方程式中焓变之间的关系
3.盖斯定律的应用
(1)应用盖斯定律计算反应热。利用盖斯定律加和法计算焓变的流程：
(2)应用盖斯定律比较反应热的大小。
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
答案 (1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
考点二　燃烧热、中和热和能源
考点一　化学反应过程热效应的分析
考点三　盖斯定律 反应热的计算与比较
考点一　化学反应过程热效应的分析
【典例1】 已知几种物质之间的能量关系如图所示， 下列说法中正确的是(　　)
B
反应过程能量分析的注意事项❶焓变与反应发生的条件、反应是否彻底无关。❷催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。❸在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。❹有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。
题组一　反应热的判断和简单计算1.N4分子结构为正四面体形(如图所示)。已知：断裂N4(g)中 1 mol N—N键吸收193 kJ能量，形成N2(g)中1 mol N≡N 放出941 kJ能量。下列说法正确的是(　　)
A.形成1 mol N4(g)中的化学键放出193 kJ的能量B.N4(g)比N2(g)更稳定C.1 mol N2(g)完全转化为N4(g)，体系的能量增加362 kJD.N4(g)===2N2(g)　ΔH＝＋724 kJ·mol－1
C
解析　从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，形成1 mol N4(g)中的化学键放出6×193 kJ 的能量，A项错误；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个N—N键，根据N4(g)===2N2(g)可知ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×941 kJ·mol－1＝－724 kJ·mol－1，这说明 N2(g)的总能量小于N4(g)，因此N2(g)比N4(g)更稳定，B项错误；根据B选项中分析可知1 mol N2(g)完全转化为 N4(g)，体系的能量增加 362 kJ，C项正确；由B项分析可知，D项错误。
题组二　化学反应过程中能量变化图像分析2.(2021·河南南阳高三上学期期中)如下图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法或表示式正确的是(　　)
A.C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1B.石墨和金刚石的转化是物理变化C.金刚石的稳定性强于石墨D.1 mol 石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能小1.9 kJ
A
解析　由图得：①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.4 kJ·mol－1，利用盖斯定律将①－②可得：C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1因C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，A正确；石墨转化为金刚石是发生的化学反应，属于化学变化，B错误；金刚石能量大于石墨的总能量，物质的能量越大越不稳定，则石墨比金刚石稳定，C错误；依据热化学方程式 C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1，1 mol 石墨的总键能比1 mol 金刚石的总键能大1.9 kJ，D错误。
3.(2021·江西赣州高三上学期期末)已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋100 kJ·mol－1的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　)
A.该反应正反应的活化能大于100 kJ·mol－1B.每形成2 mol A—B键，将吸收b kJ能量C.加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小D.每生成2分子AB吸收(a－b) kJ热量
A
解析　该反应为生成物的总能量高于反应物的总能量，为吸热反应，图中a表示正反应活化能，b表示逆反应活化能，显然正反应活化能a＝100＋b，则a>100，A正确；每形成2 mol A—B键放出b kJ能量，B错误；催化剂能降低反应所需的活化能，从而加快反应速率，不能改变反应热，C错误；热化学方程式中化学计量系数表示物质的量，则每生成2 mol AB吸收(a－b) kJ热量，不是生成2分子AB，D错误。
题组三　热化学方程式的书写与判断4.实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是(　　)
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
B
A.仅有②④ B.仅有④ C.仅有②③④ D.全部符合要求
解析　①ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，②焓变的单位不正确，③水的状态不正确。
5.写出下列反应的热化学方程式：
(1)图甲表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式： ______________________________________________________________。
NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)图乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 mol 气态氢化物时的焓变数据，根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素，试写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学方程式： ______________________________________________________________。
H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1
解析　(1)根据图甲可知，此反应是放热反应，热化学方程式为NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝(134－368) kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1。(2)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物的稳定性降低、能量增大，则可确定a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧元素。b代表硒元素，生成1 mol H2Se(g)的ΔH＝＋81 kJ·mol－1，则分解反应的热化学方程式为H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1。
判断热化学方程式正误的“五审”
考点二　燃烧热、中和热和能源
【典例2】 (2021·陕西咸阳一模)已知通过乙醇制取氢气通常有如下两条途径：
A
题组一　燃烧热的判断和计算1.(2021·山东济南模拟)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理如下：
D
2.1840年，俄国化学家盖斯(Hess)指出：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。”这就是著名的“盖斯定律”。现已知在101 kPa下CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.83 kJ/mol、285.83 kJ/mol和393.51 kJ/mol，则反应C(s)＋2H2(g)===CH4(g)的反应热ΔH＝　　　　。
答案　－74.34 kJ/mol
利用燃烧热(ΔH)计算反应热的方法：ΔH＝反应物燃烧热(ΔH)之和－生成物燃烧热(ΔH)之和。
题组二　中和热的测量3.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50 mL 0.50 mol ·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol ·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。
回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？______________________________________________________________。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是　　　　(填字母)。A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次倒入 C.一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是　　　　(填字母)。A.用温度计小心搅拌B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动
确保盐酸被完全中和
C
D
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol ·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为______________________________________。
ΔH1＝ΔH2＜ΔH3
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝　　　　　　　　(结果保留一位小数)。
－51.8 kJ·mol－1
(6)　　　　(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是___________________________________________________________________。
不能
H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的中和热
题组三　能源4.能源可分为一次能源和二次能源，直接从自然界取得的能源称为一次能源，一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。下列能源中属于一次能源的是(　　)
A.氢能 B.电能 C.核能 D.水煤气
C
解析　氢能是通过加工、转换得到的，为二次能源，A项错误；电能是二次能源，B项错误；核能又叫原子能，它可分为核聚变能和核裂变能两类，核燃料如氘、氚，它们均可直接从自然界取得，属于一次能源，C项正确；水煤气是通过煤和水蒸气的反应制取的，是一氧化碳和氢气的混合气体，是二次能源，D项错误。
考点三　盖斯定律　反应热的计算与比较
【典例3】 (2021·河南驻马店高三上学期期末)101 kPa、25 ℃时，部分物质转化的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.H2的燃烧热(ΔH)为－572 kJ·mol－1B.4E(H—O)－2E(H—H)－E(O===O)＝ －572 kJ·mol－1C.燃烧热：ΔH(C)＜ΔH(CH4)D.C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝ －75 kJ·mol－1
D
解析　H2的燃烧热(ΔH)为(－572 kJ·mol－1)÷2＝－286 kJ·mol－1，A错误；焓变等于反应物中总键能与产物中总键能之差，B错误；物质的量相同时，甲烷完全燃烧放出的热量更多，又燃烧热为负值，C错误；根据盖斯定律， C(s)＋2H2(g)===CH4(g)，ΔH ＝(－572－394＋891) kJ·mol－1＝－75 kJ·mol－1，D正确。
焓变的计算方法❶根据物质具有的能量计算ΔH＝生成物总能量－反应物总能量
❷根据化学键的键能计算①公式ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和
②常见物质中所含共价键的数目
❸根据活化能计算ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能(4)利用盖斯定律计算
题组一　根据能量变化图计算反应的焓变1.(2021·河北邯郸一模)一定条件下，Al可以将Fe置换出来，其转化的能量变化如下：
则在1 538 ℃时，反应Fe(s)===Fe(l)的ΔH为(　　)A.＋851.1 kJ·mol－1 B.＋91.0 kJ·mol－1C.＋27.6 kJ·mol－1  D.＋13.8 kJ·mol－1
D
题组二　根据键能计算反应的焓变2.键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)。工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)，该反应的反应热ΔH为(　　)
C
解析　ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(4×360＋2×436－2×176－4×431) kJ/mol＝＋236 kJ/mol。
题组三　根据盖斯定律计算反应的焓变3.在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
A
题组四　反应热的比较4.(2021·河南南阳模拟)下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者小于后者的有(　　)
B
解析　①碳单质不完全燃烧生成一氧化碳，完全燃烧生成二氧化碳，完全燃烧放出热量更多，所以ΔH前者小于后者，故正确；②固体硫转化为气态硫的过程为吸热过程，气态硫燃烧放出的热量多，则ΔH前者大于后者，故错误；③液态水转化为气态水的过程为吸热过程，生成液态水放出的热量多，则ΔH前者小于后者，故正确；④CaCO3固体受热分解的反应为吸热反应，氧化钙与水反应生成氢氧化钙固体的反应为放热反应，则ΔH前者大于后者，故错误；⑤浓H2SO4溶于水的过程为放热过程，CH3COOH是弱酸，在溶液中的电离为吸热过程，所以前者放出的热量多，则ΔH前者小于后者，故正确；⑥四氧化二氮转化为二氧化氮的反应为吸热反应，ΔH11>0，二氧化氮生成四氧化二氮的反应为放热反应，ΔH12